降尿酸功能性海棠砖茶的制作工艺优化

虢梦佳，杨曼婷，扶番，王鹤，李志鸿

1.三峡大学生物与制药学院（宜昌 443002）；2.湖北省生物酵素工程技术研究中心（宜昌 443002）

随着人们生活水平逐渐提高，温饱已不再是人们担忧的问题，而由于饮食过量或饮食结构不合理，导致的高尿酸血症已引起人们高度关注。高尿酸血症（hyperuricemia，HUA）是继高血压、高血脂、高血糖“三高”之后出现的“第四高”[1]。在正常嘌呤饮食下，男性空腹血清尿酸水平高于420 μmol/L，女性高于360 μmol/L出现高尿酸血症[2]。人体长期处于高尿酸水平时可产生尿酸盐结晶沉积，引发炎症并导致周围组织的损伤，即引发痛风[3]，高尿酸血症还可导致慢性肾病、胰岛素抵抗、肾结石等疾病[4]。

降尿酸的化学治疗药物主要有别嘌醇、非布司他、丙磺舒、苯溴马隆等，分别通过抑制黄嘌呤氧化酶活性，减少尿酸生成，抑制肾近曲小管对尿酸的重吸收，加速尿酸排泄等方式降低血浆中尿酸浓度[5-8]。然而这些药物均具有不良反应，如出现恶心、腹泻、皮疹、肝功能异常，甚至引发肝衰竭[3]，因此，寻求更加高效低毒的治疗高尿酸血症的药物和方法具有重要意义。

饮食是导致高尿酸血症的重要因素，同时饮食也是防治高尿酸血症的重要手段，食疗具有中医防病、治病、康复、养生的显著特色[9]。补虚扶正、泻实祛邪的饮食养生之道对防治高尿酸血症效果明显。基于中药治疗高尿酸血症具有多靶点的优势[10]，饮食调节是辅助防治高尿酸血症的重要方式。茶是人们日常生活的重要饮食，有研究表明茶是高尿酸血症的保护因素，适当饮茶能保持尿量、促进尿酸排泄[11-12]。前期研究表明海棠茶具有良好的降尿酸作用[13]，因此，试验以茶为载体，优化海棠砖茶的制作工艺，为开发新型降尿酸功能性食品提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

海棠茶为湖北海棠[Malus hupehensis（Pamp.）Rehder][14]的嫩叶，木瓜为贴梗海棠[Chaenomeles speciose（Sweet）Nakai][15]的近成熟果实（采于湖北省长阳土家族自治县，由三峡大学王玉兵教授鉴定）；铁皮石斛（乐清市润峰石斛有限公司）；罗汉果（桂林兴安县鼎康食品有限责任公司）；葛粉[源兴堂（安徽）健康产业有限公司]；根皮苷对照品[纯度98%，由天然产物研究与利用湖北省重点实验室（三峡大学）提供]；甲醇（国药集团化学试剂有限公司）。

1.2 仪器与设备

UV-5900紫外可见分光光度计（上海元析仪器有限公司）；TDZ4-WS低速离心机（长沙平凡仪器仪表有限公司）；YM-ZDXBJ-4全自动小茶饼机立式全自动小茶饼紧压设备（安溪县毅铭茶叶机械有限公司）；CT-C热风循环烘箱（常州市皖江干燥设备有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 对照品溶液的制备

精密称取11.5 mg干燥至恒重的根皮苷对照品，加50%甲醇定容于10 mL容量瓶中，得质量浓度为1.15 mg/mL的对照品溶液。

1.3.2 标准曲线的制备

分别精密吸取0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0，3.5和4.0 mL对照品溶液于10 mL容量瓶中，用50%甲醇定容，以50%甲醇为空白，用紫外分光光度计在波长287 nm处测定吸光度。以吸光度（Y）为纵坐标，根皮苷质量浓度（X，mg/mL）为横坐标，绘制标准曲线，得回归方程Y=30.16X+0.078（R2=0.999 9）。

1.3.3 供试品溶液的制备

取1块（4 g/块）海棠砖茶，加200 mL开水冲泡5 min，取出砖茶，取15 mL茶汁加入离心管中，用离心机在2 000 r/min转速下离心5 min。冷却至室温后取10 mL上清液，加甲醇定容至20 mL，即得。

1.3.4 砖茶制作步骤

称取20 g葛粉，加入40 mL冷水溶解，煮至熟浆。称取450 g湖北海棠、180 g皱皮木瓜、300 g铁皮石斛、50 g罗汉果，配成1 000 g砖茶原料，趁热加入葛粉熟浆。快速搅拌，搅拌过程中加入适量冷水，快速搅拌至均匀，蒸制后取出压制成块，每块5 g，烘干。

1.3.5 单因素试验

选择原料颗粒大小、加水量、蒸制时间、压力、烘干温度、烘干时间6个可能影响成型砖茶的黄酮溶出效果的因素，以黄酮溶出度为指标进行单因素试验，以确定合适的因素和适宜的范围进行响应面试验。

1.3.51 原料颗粒大小

将各原料粉碎过筛，规定过0.250 mm筛的为细粉，过0.250 mm筛而未过0.425 mm筛的为粗粉，过0.425 mm筛而未过2.00 mm筛的为极粗粉。分别将海棠茶、木瓜、铁皮石斛、罗汉果的细粉、粗粉及极粗粉原料混合均匀，选择葛粉作为黏合剂需用细粉，加入10 mL水，蒸制5 min，用4 mPa的压力压制成砖茶，在100 ℃下烘干2 h。烘干成型后使用1.3.3的方法制得供试品溶液后用紫外分光光度计进行测定，分别计算得到砖茶开水冲泡5 min总黄酮溶出量。

1.3.52 加水量

原料颗粒大小为粗粉，分别加入4，6，8，10和12 mL水，蒸制5 min，用4 mPa的压力压制成砖茶，在100 ℃烘干2 h。烘干成型后使用1.3.3的方法制得供试品溶液后用紫外分光光度计进行测定，分别计算得到砖茶开水冲泡5 min总黄酮溶出量。

1.3.53 蒸制时间

原料颗粒大小为粗粉，加入10 mL水，分别蒸制3，5和7 min，用4 mPa的压力压制成砖茶，在100 ℃烘干2 h。烘干成型后使用1.3.3的方法制得供试品溶液后用紫外分光光度计进行测定，分别计算得到砖茶开水冲泡5 min总黄酮溶出量。

1.3.54 压力

原料颗粒大小为粗粉，加入10 mL水，蒸制5 min，分别用2，4和6 mPa的压力压制成砖茶，在100 ℃烘干2 h。烘干成型后使用1.3.3的方法制得供试品溶液后用紫外分光光度计进行测定，分别计算得到砖茶开水冲泡5 min总黄酮溶出量。

1.3.55 烘干温度

原料颗粒大小为粗粉，加入10 mL水，蒸制5 min，用4 mPa的压力压制成砖茶，分别在80，100和120 ℃烘干2 h。烘干成型后使用1.3.3的方法制得供试品溶液后用紫外分光光度计进行测定，分别计算得到砖茶开水冲泡5 min总黄酮溶出量。

1.3.56 烘干时间

原料颗粒大小为粗粉，加入10 mL水，蒸制5 min，用4 mPa的压力压制成砖茶，分别在100 ℃烘干1，2和4 h。烘干成型后使用1.3.3的方法制得供试品溶液后用紫外分光光度计进行测定，分别计算得到砖茶开水冲泡5 min总黄酮溶出量。

1.3.6 响应面试验

通过对单因素试验结果进行综合分析，研究各因素对成型和总黄酮溶出度的影响。使用分析软件Design Expert 10.0.1进行响应面设计，采用Box-Behnken中心组合试验设计原理以总黄酮溶出度为响应值，进一步研究A、B、C对总黄酮溶出度的影响，从而确定制作砖茶的最佳条件。试验因素与水平的选取见表1。

表1 响应面因素水平设计

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果与分析

2.1.1 原料颗粒大小对总黄酮溶出量的影响

由图1可知：在加水量、蒸制时间、压力、烘干温度、烘干时间保持不变，仅改变原料颗粒大小的条件下，总黄酮溶出量在13.67～41.08 mg/100 g。原料颗粒大小减小时，总黄酮溶出量增大，但继续减小原料颗粒大小，总黄酮溶出量减少，这是因为颗粒过小时砖茶中的缝隙过小，粘结紧密，水分不易进入。原料颗粒为0.180 mm的极细粉时，冲泡过程中出现漂浮的粉末，影响口感，不利于饮用。因此，选择原料颗粒大小为粗粉较为合适。

图1 原料颗粒大小对总黄酮溶出量的影响

2.1.2 加水量对总黄酮溶出度的影响

由图2可知：在原料颗粒大小、蒸制时间、压力、烘干温度、烘干时间保持不变，仅改变加水量的条件下，总黄酮溶出量在13.67～37.65 mg/100 g。随着加水量的增加，总黄酮溶出量先无明显变化，再显著降低，最后显著升高再缓慢下降。因为随着加水量的增加，压制后的砖茶黏性增大，浸泡过程中水分进入原料内部的量减少，时间延长，进而导致总黄酮溶出量减少。但当加水量达到一定值时，在原料搅拌阶段黄酮就已有部分溶出，烘干阶段使黄酮附着于砖茶的表面，因此增加总黄酮溶出量。因此，选择加水量10 mL较为合适。

图2 加水量对总黄酮溶出度的影响

2.1.3 蒸制时间对总黄酮溶出量的影响

由图3可知：在原料颗粒大小、加水量、压力、烘干温度、烘干时间保持不变，仅改变蒸制时间的条件下，总黄酮溶出量在41.52～45.83 mg/100 g，且影响并不显著。综合考虑总黄酮溶出量及时间因素，选择蒸制时间3 min较为合适。

图3 蒸制时间对总黄酮溶出量的影响

2.1.4 压力对总黄酮溶出量的影响

由图4可知：在原料颗粒大小、加水量、蒸制时间、烘干温度、烘干时间保持不变，仅改变压力的条件下，总黄酮溶出量在35.89～50.58 mg/100 g，且影响不显著。随着压力的增加，砖茶中的缝隙减少，水分不易进入。综合考虑总黄酮溶出量及砖茶成型情况，选择压力2 mPa较为合适。

图4 压力对总黄酮溶出量的影响

2.1.5 烘干温度对总黄酮溶出量的影响

由图5可知：在原料颗粒大小、加水量、蒸制时间、压力、烘干时间保持不变，仅改变烘干温度的条件下，总黄酮溶出量在33.56～50.58 mg/100 g，且影响不显著。因此，选择烘干温度100 ℃较为合适。

图5 烘干温度对总黄酮溶出量的影响

2.1.6 烘干时间对总黄酮溶出量的影响

由图6可知：在原料颗粒大小、加水量、蒸制时间、压力、烘干时间保持不变，仅改变烘干温度的条件下，总黄酮溶出量在33.12～50.58 mg/100 g。烘干时间过短，砖茶中水分较大，影响保存，同时影响黄酮成分的溶出，烘干时间过长可能使黄酮成分变化。因此，选取烘干时间2 h较为合适。

图6 烘干时间对总黄酮溶出量的影响

2.2 响应面试验结果与分析

2.2.1 响应面试验结果分析

采用Design Expert 10.0.1软件中的Box-Behnken程序进行分析，共设计17个试验点。将表2的试验数据结果经过二次多元拟合处理，得到总黄酮溶出量与原料颗粒大小、加水量、烘干时间3个因素的回归方程：总黄酮含量=2.04+0.29A+0.12B-0.074C+0.064AB-0.051AC+0.13BC-0.053A2-0.17B2-0.49C2。

表2 响应面试验设计及结果

对模型进行方差分析，结果见表3。模型极显著（P＜0.01），失拟项不显著（P=0.390 5＞0.05），说明模型合理，模型决定系数R2为0.972 4，说明该模型能较好反映砖茶总黄酮溶出量与原料颗粒大小、加水量、烘干时间的关系。其中：颗粒大小（A）、加水量（B）、加水量的二次项（B2）、烘干时间的二次项（C2）对应的响应值影响极显著（P＜0.01）；加水量和烘干时间的交互项（BC）对应响应值影响显著（P＜0.05）。各影响因素对响应值的影响性排序为颗粒大小（A）＞加水量（B）＞烘干时间（C）。

表3 回归模型方差分析

图7分别显示3组以总黄酮溶出量为响应值的趋势图。等高线图可直观反映各因素交互作用对总黄酮溶出量的影响，等高线越接近于椭圆，该因素对总黄酮溶出量影响越大，其中BC交互坡度最大，等高线趋于椭圆，AB次之，AC较圆，与回归方差分析结果相符合，即交互作用BC＞AB＞AC。

图7 响应面交互作用影响

2.2.2 最佳条件工艺参数及验证试验

经回归模型分析，得到砖茶制作的最佳工艺条件：原料颗粒大小0.251 mm、加水量12.38 mL、烘干时间2.367 h。此条件下总黄酮溶出量预测值为2.327 mg。考虑实际操作条件，将各预测参数进行适当地调整，确定原料颗粒大小0.250 mm、原料与水的料液比5∶13（g/mL）、烘干时间2.4 h、蒸制时间3 min、压力2 mPa、烘干温度100 ℃为最佳工艺条件。在此工艺参数下进行3次平行试验，由表4得出最终3次试验测得的总黄酮溶出量平均值为55.26 mg/100 g。结果表明，各因素对响应值的影响能通过回归模型得到良好的反映，响应面法对砖茶制作条件的优化稳定可行。

表4 平行试验结果

3 结论与讨论

以海棠茶、木瓜、铁皮石斛、罗汉果、葛粉为原料研制一种具有抗尿酸作用的功能性养生茶，为通过饮食降尿酸提供新选择，该养生茶具有方便、安全、有效特点，同时具有降糖、降脂作用[16-17]，适应新时代食疗养生的新趋势需求[18]。

在单因素试验设计基础上，以响应面优化砖茶的制作工艺，对砖茶中总黄酮溶出量的二次回归模型进行设计分析。结果表明，模型拟合程度高，试验误差小。确定砖茶制作的最佳工艺条件：原料颗粒大小0.251 mm、原料与水的料液比5∶13（g/mL）、烘干时间为2.4 h、蒸制时间3 min、压力2 mPa、烘干温度100 ℃。该制作工艺适应规模化大生产需求。

湖北海棠嫩叶作为茶叶饮用历史悠久，习称海棠茶、花红茶或三皮罐，是湖北西部地区夏季广为饮用的凉茶[19]。湖北海棠其主要化学成分为黄酮类成分，而黄酮类成分中以根皮苷含量较高[20]，根皮苷有着良好的安全性，具有较强的抗氧化活性[21]，既是一种天然甜味剂，又对糖尿病有良好的预防作用和治疗作用[22]。研究发现其黄酮类成分对黄嘌呤氧化酶具有抑制活性[13]，从而减少尿酸生成，同时具有利尿作用，有利于尿酸排泄，通过多途径发挥降尿酸作用，并且不会造成肾损伤[23]。为满足功能食品形、色、香、味、效多方面的需求，试验依据中药君臣佐使的组方原则，以湖北海棠为主进行复配，充分利用不同药食两用资源的不同降尿酸机制，协同增效，达到标本兼治的目的。既保证产品具有良好的降尿酸效果，同时保证产品具有良好的口感、观感及便利程度，以提高大众接受度。

木瓜是第一批列入我国药食同源名单的既是药品又是食品的食药物质，具有独特的药用价值和保健功能，民间有“杏一益、梨二益、木瓜百益”之说。主要含三萜类、黄酮类等成分及维生素，是极好的绿色保健食品[24]。又有研究表明木瓜水提物对黄嘌呤氧化酶的抑制作用较强，其可能的机制为抗炎、抑制黄嘌呤氧化酶活性以影响尿酸盐转运等方式调节尿酸代谢[25]。木瓜海棠茶同用，既能增强降尿酸作用，也能调节口感。铁皮石斛具有降尿酸功能[26]，且石斛多糖黏性强，有助于砖茶制备成型。罗汉果中含罗汉果皂苷Ⅴ，可作为难溶性物质的载体，对海棠茶、木瓜中的三萜起到增溶作用[27]，且罗汉果中丰富的甜苷是天然甜味剂，安全、稳定、甜度高、易溶于水[28]。加入罗汉果能有效提升产品品质，有助于产品更好发挥作用。考虑功能食品的多重需求，砖茶优选海棠茶、木瓜、铁皮石斛、罗汉果组方而成，并以葛粉为主要黏合剂，既有利于成型，又有助于强化功能。

黄酮类化合物是许多药食同源中药的有效成分之一[29]，具有降尿酸、抗痛风作用[30]。因此以砖茶中总黄酮溶出量为指标，采用响应面优化法海棠砖茶制作工艺条件。获得最佳的砖茶制作工艺参数，为降尿酸功能性海棠砖茶的批量生产提供依据。